Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

Отрасль промышленности	Преобладающий вид загрязняющих компонентов
Нефтегазодобыча, нефте­переработка	Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, ам­монийные соли, сульфиды
Целлюлозно-бумажный комплекс, лесная про­мышленность	Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные веще­ства, азот
Машиностроение, метал­лообработка, металлургия	Тяжелые металлы, взвешенные веще­ства, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы
Химическая промышлен­ность	Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, аро­матические углеводороды, неорганика
Горнодобывающая, уголь­ная	Флотореагенты, неорганика, фенолы, взвешенные вещества
Легкая, текстильная, пи­щевая	СПАВ, нефтепродукты, органические красители, другие органические веще­ства

 

Значительную опасность представляют газо-дымовые со­единения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности. Плотность выпадения, например, ам­монийного азота на европейской территории России оцени­вается в среднем 0,3 т/км², а серы от 0,25 до 2,0 т/км².

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных су­дов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и под­земные воды, в первую очередь в районах крупных промыш­ленных центров. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышлен­ных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространст­ву неисправных скважин, через поглощающие скважины, кар­стовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагряз­ненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ог­раничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстоя­ния до 20 - 30 км и более от источника загрязнения. Это созда­ет реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих рай­онах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии по­верхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов при­родной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным пото­ком в поверхностные водоемы и загрязнять их.

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опас­ность для всех живых организмов и, в частности, для челове­ка.

Установлено, что под влия­нием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах от­мечается падение их устойчивости вследствие нарушения пи­щевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, мик­робиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов.Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и посте­пенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко уве­личилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного коли­чества биогенных веществ — азота, фосфора и других элемен­тов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животновод­ства, атмосферных аэрозолей и т. д.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структу­ры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию био­массы фитопланктона благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухуд­шающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопро­вождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают мно­гие крупные озера мира — Великие Американские озера, Бала­тон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих ре­ках, кроме катастрофически растущей биомассы синезеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей рас­тительностью. Сами же синезеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняю­щие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естествен­ному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химиче­ских соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьше­ние биомассы зоопланктона, гибель значительной части популя­ции байкальской нерпы и др.

Скорости поступления загрязняю­щих веществ в Мировой океан в последнее время резко возрос­ли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м³ сточных вод, 90 % которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропоген­ному воздействию посредством химических токсикантов, ко­торые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных. Сре­ди химических токсикантов наибольшую опасность для мор­ской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

По Ю. А. Израэлю (1985), экологические последствия за­грязнения морских экосистем выражаются в следующих про­цессах и явлениях:

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофикации;

— появлении «красных приливов»;

— накоплении химических токсикантов в биоте;

— снижении биологической продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;

— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские экосистемы могут про­тивостоять вредным воздействиям химических токсикантов, ис­пользуя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллю­ски способны аккумулировать один из самых токсичных пес­тицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Миро­вой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и су­ществование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, бла­годаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гете­ротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорга­низмы водоемов и донных отложений обладают достаточно раз­витым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в ча­стности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточ­ные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодейст­вуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробио­логического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропоген­ного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиля­ционной емкости как интегральной характеристики способно­сти биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению за­грязняющих веществ.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непо­средственно при питье, либо в результате биологического на­копления по длинным пищевым цепям типа: вода → планк­тон → рыбы → человек или вода → почва → растения → жи­вотные → человек, и др.

При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тро­пиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.

Истощение водследует понимать как недопустимое со­кращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допус­тимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приво­дит к неблагоприятным экологическим последствиям, нару­шает сложившиеся экологические связи в системе человек — биосфера.

Практически во всех крупных промышленных городах ми­ра, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Харько­ве, Донецке и других городах, где подземные воды длитель­ное время эксплуатировались мощными водозаборами, воз­никли значительные депрессионные воронки (понижения) с радиусами до 20 км и более. Так, например, усиление водоотбора подземных вод в Москве привело к формированию огромной районной депрессии с глубиной до 70 - 80 м, а в отдельных районах города — до 110 м и более. Все это в конечном счете приводит к значительному истощению под­земных вод.

По данным Государственного водного кадастра, в 90-е годы в нашей стране в процессе работы подземных водозаборов от­биралось свыше 125 млн м³/сут воды. В результате на значи­тельных территориях резко изменились условия взаимосвязи подземных вод с другими компонентами природной среды, нарушилось функционирование наземных экосистем. Интен­сивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значитель­ному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности ты­сяч родников, многих десятков ручьев и небольших рек. Кро­ме того, в связи со значительным снижением уровней под­земных вод наблюдаются и другие негативные изменения эко­логической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссуша­ются леса, гибнет влаголюбивая растительность — гигрофи­ты и др.

Так, например, на Айдосском водозаборе в Центральном Казахстане произошло понижение подземных вод, которое вызвало высыхание и отмирание растительности, а также рез­кое сокращение транспирационного расхода. Довольно быстро отмерли гигрофиты (ива, тростник, рогоз, чиевик), частично погибли даже растения с глубоко проникающей корневой системой (полынь, шиповник, жи­молость татарская и др.); выросли тугайные заросли. Искус­ственное понижение уровня подземных вод, вызванное ин­тенсивной откачкой, отразилось и на экологическом состоя­нии прилегающих к водозабору участках долины рек. Этот же антропогенный фактор приводит к ускорению времени смены сукцессионного ряда, а также к выпадению отдель­ных его стадий.

Длительная интенсификация подземных водозаборов в оп­ределенных геолого-гидрогеологических условиях может вы­звать медленное оседание и деформации земной поверхности. Последнее негативно сказывается на состоянии экосистем, осо­бенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки и нарушается нормальное функционирование естест­венных сообществ организмов и всей среды обитания челове­ка. Истощению подземных вод способствует также длитель­ный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из сква­жин.

Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирую­щем снижении их минимально допустимого стока. На терри­тории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% общего годового стока с территории России выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65 % населения России, приходится ме­нее 8 % общего годового стока.

Именно в этих районах наблюдается истощение поверхно­стных водных ресурсов и дефицит пресной воды продолжает расти. Связано это не только с неблагоприятными климатиче­скими и гидрологическими условиями, но и с активизацией хозяйственной деятельности человека, которая приводит ко все более возрастающему загрязнению вод, снижению способно­сти водоемов к самоочищению, истощению запасов подземных вод, а следовательно, к снижению родникового стока, подпи­тывающего водотоки и водоемы.

Серьезнейшая экологическая проблема — восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воз­действию. Непродуманное хозяйственное использование вод­ных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязне­ние.

В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей ан­тропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовле­творительное. Многие из них полностью прекратили свое су­ществование.

К очень серьезным негативным экологическим последст­виям приводит и изъятие на хозяйственные цели большого ко­личества воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень не­когда многоводного Аральского моря начиная с 60-х гг. катаст­рофически понижается в связи с недопустимо высоким переза­бором воды из Амударьи и Сырдарьи. Приведенные данные свидетельствуют о нарушении закона целостности биосферы, когда изменение одного звена влечет за собой сопря­женное изменение всех остальных. В результате объем Араль­ского моря сократился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза.

Академик Б. Н. Ласкарин по поводу трагедии Аральского моря высказался следующим образом: «Мы остановились у самого края пропасти... Арал губили, можно сказать, целена­правленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он ме­шал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (гово­рили, что забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сто­ронники этой идеи не думали ни о рыбе, ни о том, что Арал — центр оазиса».

Осушенное дно Аральского моря становится сегодня круп­нейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сыр­дарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых за­рослей появляются бесплодные солончаки. Трансформация фитоценозов на берегу Аральского моря и в дельтах Амударьи и Сырдарьи происходит на фоне высыхания озер, проток, болот и повсеместного снижения уровня грунтовых вод, обусловлен­ного падением уровня моря. В целом перезабор воды из Аму­дарьи и Сырдарьи и падение уровня моря вызвали такие эколо­гические изменения приаральского ландшафта, которые могут быть охарактеризованы как опустынивание.

К другим весьма значительным видам воздействия чело­века на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхнос­тных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на приле­гающих территориях

Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного ти­па, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока при­водит к разнонаправленным последствиям (рис. 64) в окру­жающей природной среде. Необходимо учитывать, что созда­ние водохранилищ путем перегораживания русла водотоков пло­тинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудша­ется или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Рис. 64. Экологические последствия создания водохранилищ